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CN105948704B - 一种基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板及其制备方法 - Google Patents

一种基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板及其制备方法，属于绿色建筑材料和建筑节能技术领域。所述发泡陶瓷保温板的原料是由全固废粉料与水按照1:(0.4‑0.6)的重量比例混合而成；按重量百分含量计，全固废粉料组成为：陶瓷抛光渣75％～95％，悬浮剂5％～10％，稳泡剂0.5％～10％，发泡剂0.5％～5％。原料经均化、球磨、干燥、装窑、烧成、脱模以及切割步骤制备成发泡陶瓷保温板。本发明可实现发泡陶瓷保温板配方全部使用固体废弃物作为原料，极大提高陶瓷产业对固体废弃物的消耗量，实现不可再生的矿物资源零索取，也大幅降低发泡陶瓷的生产成本的特点。

Description

一种基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板及其制备方法
技术领域
本发明涉及绿色建筑材料和建筑节能技术领域，具体涉及一种基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板及其制备方法。
背景技术
目前，建筑墙体用的保温板主要有聚氨酯板、聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS)及聚苯乙烯隔热保温板(XPS)等，但由于其阻燃性能较差，燃烧时散发有毒气体，导致建筑火灾惨剧频发。此外，这些有机材料作为外墙保温材料时容易老化脱落。发泡陶瓷保温板是一种新型无机建筑材料，具有轻质高强、防火阻燃、抗老化性好、可与建筑物同寿命的特点，因此成为研究和应用的热点。
发泡陶瓷一般以抛光瓷渣、河道淤泥、粉煤灰和铁矿尾矿等固体废物作为主要原料，引入适量无机或有机发泡剂，采用先进的生产工艺经高温焙烧而成。中国发明专利CN102887721A(发明名称：一种发泡陶瓷保温板及其制备方法)公开了一种以陶瓷抛光渣和长石为主要原料制备发泡陶瓷保温板的方法。“Characterization of cellular ceramicsmade by porcelain tile residues”一文介绍了采用抛光渣为主要原料，SiC作为发泡剂，1200℃烧成制备发泡陶瓷的方法(Adriano Michael Bernardin etc，Materials Scienceand Engineering，2006：222～225)。中国发明专利CN 103044070 A(发明名称：一种利用长江淤泥制备超轻发泡陶瓷材料的方法)公开了一种利用长江淤泥为主要原料，碳酸钠、玻璃粉或硼酸钠为稳泡剂，以碳酸钙或碳化硅为发泡剂制备超轻发泡陶瓷材料的方法。中国发明专利CN 104744070 A(发明名称：粉煤灰轻质隔热发泡陶瓷保温板及其制法和应用)公开了一种利用粉煤灰、膨润土为主要原料制备轻质隔热发泡陶瓷保温板的方法。中国发明专利CN 104744070 A(发明名称：陶瓷质保温材料及其生产方法)采用铁矿尾矿、工业炉渣和发泡剂等，经混合球磨、加水搅拌、烘干、1190℃烧成制备了发泡陶瓷。然而，国内外发泡陶瓷保温板生产企业，大多以固体废弃物作为主要原料，但不可避免需添加长石、粘土等其他矿物原料作为辅料，这种生产工艺将消耗大量不可再生的矿物资源。
抛光渣是在地砖抛光工序中排放出来的废弃物，含有废瓷粉末、由抛光磨头引入的少量碳化硅、氯氧镁水泥以及有机物等，无法自然降解，已成为区域内主要的环境污染物之一。这种抛光砖废渣排放量大(每生产1平方米抛光砖需用抛光磨头抛掉0.8-1.2mm厚的陶瓷表面层，从而产生2.0kg左右的陶瓷抛光废料)、粉末颗粒极微细(粒度在1～30μm之间)、密度小，极易在空气中飘散，对大气的PM10和PM2.5指标有极严重的影响，这种废渣被人吸入，则构成尘肺病，附着植物叶表，则堵塞气孔，严重影响植物生长，同时对周围的水体环境也造成了严重影响，必须进行无害化处理。
发明内容
为了克服现有发泡陶瓷保温板制备过程中需以长石、粘土等矿物原料作为辅料，大量消耗不可再生的矿物资源，并难以降低生产成本等不足，本发明的目的在于提供一种基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板及其制备方法，本发明极大提高了发泡陶瓷产业对固体废弃物的消耗量，实现不可再生的矿物资源零索取，也大幅降低了发泡陶瓷的生产成本。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板，该保温板的原料是由全固废粉料与水按照1:(0.4-0.6)的重量比例混合而成；按重量百分含量计，所述全固废粉料组成如下：
其中：所述悬浮剂为油页岩、煤矸石和红土中的一种或几种；
所述稳泡剂为高炉灰和转炉灰中的一种或两种；
所述发泡剂为SiC除尘粉和废石膏粉中的一种或两种。
采用上述组成的原料制备发泡陶瓷保温板的方法，包括如下步骤：
(1)全固废粉料均化处理：将全固废粉料抛光渣、悬浮剂、稳泡剂和发泡剂在堆放场分别进行均匀处理，得到四种粉料，备用。
所述均化处理过程为将不同陶瓷厂排出的抛光渣和不同地区的悬浮剂、稳泡剂和发泡剂分别在原料堆场使用铲车通过多次翻动使每种固体废弃物整体化学成份基本一致。
(2)浆料制备：将步骤(1)所得四种粉料按照所需比例混合，再按照比例在混合后的全固废粉料中加入水，用球磨机进行湿法球磨，球磨时间3～15h，得到浆料；
(3)喷雾干燥：将球磨好的浆料过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥，喷雾干燥塔温度为500～600℃，制得混合坯料；过筛所用筛网的目数为100～200目；
(4)坯料装窑：将干燥好的混合坯料倒进隧道窑窑车并刮平，布料厚度4～8mm；
(5)粉料烧成：在连续运转的隧道窑中烧成，烧成温度1170～1210℃，保温1～3h，得到发泡陶瓷保温板毛坯；将毛坯进行脱模和切割后，即制得发泡陶瓷保温板成品。所述脱模过程为：把窑车内的半成品即发泡陶瓷保温板毛坯取出，放置发泡陶瓷保温板毛坯区域，待加工；所述切割过程为：采用自动切割机将发泡陶瓷保温板毛坯切割成所需规整形状，即制得发泡陶瓷保温板成品。
经测试，本发明的发泡陶瓷保温板体积密度≤200Kg/m3，抗压强度≥0.3MPa，热导系数≤0.075W/(m﹒K)，具有轻质高强和保温性能好的特点，满足构筑节能建筑保温墙体的要求。
相比现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明选取辽宁省各地产生的各类固体废弃物，系统分析各类固体废弃物的特性，合理发挥各类固体废弃物的理化性能特点，采用高炉灰、转炉灰取代长石类矿物做为发泡陶瓷保温板的稳泡剂，有助玻璃液相的形成。辅以油页岩、煤矸石或红土取代粘土类矿物使玻璃液相的粘度和表面张力能够得到调控。调配抛光渣、悬浮剂、稳泡剂三者之间的关系，可解决发泡陶瓷保温板在烧成过程中玻璃液相粘度、表面张力不适宜气孔形成及均匀长大的问题，使产品的发泡尺寸、孔壁的厚度得到精准控制，从而得到高闭孔率、气孔尺寸均匀、容重一致的目标产品，可以使产品的导热系数控制在0.075w/(m.k)左右，产品性能指标稳定可控，进而保证产品的成品率达到98％以上。可实现发泡陶瓷保温板配方全部使用固体废弃物作为原料，极大提高陶瓷产业对固体废弃物的消耗量，实现不可再生的矿物资源零索取，也大幅降低发泡陶瓷的生产成本。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
本实施例中，制备基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板所用原料及配比为：
全固废粉料与水的重量比例为1：0.4，全固废粉料中各组分的重量百分含量为：抛光渣87％，红土10％，高炉灰2.65％，SiC除尘粉0.35％。
采用上述原料制备发泡陶瓷保温板的方法，包括如下步骤：
1)原料均化化处理：将抛光渣、红土、高炉灰、SiC除尘粉在堆放场进行均化处理，得到四种粉料，备用。
2)浆料制备：按步骤(1)所得四种粉料按比例混合再按比例加入水，用球磨机进行湿法球磨，球磨时间6h，得到浆料；
3)喷雾干燥：将球磨好的浆料过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥，干燥塔温度为500℃，制得混合坯料，过筛所用筛网的目数为200目；
4)坯料装窑：将干燥好的混合坯料倒进窑车并刮平，布料厚度6.5mm；
5)粉料烧成：在连续运转的隧道窑中烧成，最高烧成温度1180℃，保温2h；
6)毛坯脱模：把窑车内的半成品即发泡陶瓷保温板毛坯取出，放置发泡陶瓷保温板毛坯区域，加工；
7)毛坯切割：采用自动切割机将发泡陶瓷保温板毛坯，切割成规整形状，即制得发泡陶瓷保温板成品。
经测试，本实施例制备的发泡陶瓷保温板体积密度181Kg/m3，抗压强度0.53MPa，热导系数0.074W/(m﹒K)，燃烧性能达到A1级标准。具有轻质高强和保温性能好的特点，满足构筑节能建筑保温墙体的要求。
实施例2
本实施例中，制备基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板所用原料及配比为：
全固废粉料与水的重量比例为1：0.5，全固废粉料中各组分的重量百分含量为：抛光渣87.5％，油页岩6.5％，转炉灰3.5％，废石膏粉2.5％。
采用上述原料制备发泡陶瓷保温板的方法，包括如下步骤：
1)原料均匀：将抛光渣、油页岩、转炉灰、废石膏粉等四种原料在堆放场进行均化处理，得到四种粉料，备用。
2)浆料制备：按步骤(1)所得四种粉料按比例混合，再按比例加入水，用球磨机进行湿法球磨，球磨时间12h，得到浆料；
3)喷雾干燥：将球磨好的浆料过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥，干燥塔温度为580℃，制得混合坯料，过筛所用筛网的目数为200目；
4)坯料装窑：将干燥好的混合坯料倒进窑车并刮平，布料厚度6.5mm；
5)粉料烧成：在连续运转的隧道窑中烧成，最高烧成温度1210℃，保温2h；
6)毛坯脱模：把窑车内的半成品即发泡陶瓷保温板毛坯取出，放置发泡陶瓷保温板毛坯区域，待加工；
7)毛坯切割：采用自动切割机将发泡陶瓷保温板毛坯，切割成规整形状，即制得发泡陶瓷保温板成品。
经测试，本实施例制备的发泡陶瓷保温板体积密度198Kg/m3，抗压强度0.78MPa，热导系数0.075W/(m﹒K)，燃烧性能达到A1级标准。具有轻质高强和保温性能好的特点，满足构筑节能建筑保温墙体的要求。
实施例3
本实施例中，制备基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板所用原料及配比为：
全固废粉料与水的重量比例为1：0.6，全固废粉料中各组分的重量百分含量为：抛光渣84.5％，煤矸石10％，高炉灰5％，SiC除尘粉0.5％。
采用上述原料制备发泡陶瓷保温板的方法，包括如下步骤：
1)原料均匀：将抛光渣、煤矸石、高炉灰、SiC除尘粉等四种原料在堆放场进行均匀处理，得到四种粉料，备用。
2)浆料制备：按步骤(1)所得四种粉料按比例混合，再按比例加入水，用球磨机进行湿法球磨，球磨时间12h，得到浆料；
3)喷雾干燥：将球磨好的浆料过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥，干燥塔温度为600℃,制得混合坯料，过筛所用筛网的目数为120目；
4)坯料装窑：将干燥好的混合坯料倒进窑车并刮平，布料厚度7mm；
5)粉料烧成：在连续运转的隧道窑中烧成，最高烧成温度1210℃，保温1.5h；
6)毛坯脱模：把窑车内的半成品即发泡陶瓷保温板毛坯取出，放置发泡陶瓷保温板毛坯区域，待加工；
7)毛坯切割：采用自动切割机将发泡陶瓷保温板毛坯，切割成规整形状，即制得发泡陶瓷保温板成品。
经测试，本实施例制备的发泡陶瓷保温板体积密度为173Kg/m3，抗压强度为0.46MPa，热导系数为0.07W/(m﹒K)，燃烧性能达到A1级标准。具有轻质高强和保温性能好的特点，满足构筑节能建筑保温墙体的要求。

Claims (6)

1.一种基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板，其特征在于：该保温板的原料是由全固废粉料与水按照1:(0.4-0.6)的重量比例混合而成；按重量百分含量计，所述全固废粉料组成如下：
所述悬浮剂为油页岩、煤矸石和红土中的一种或几种；
所述稳泡剂为高炉灰和转炉灰中的一种或两种；
所述发泡剂为SiC除尘粉和废石膏粉中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板，其特征在于：所述发泡陶瓷保温板的体积密度≤200Kg/m3，抗压强度≥0.3MPa，热导系数≤0.075W/(m﹒K)。
3.根据权利要求1所述的基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)全固废粉料均化处理：将全固废粉料抛光渣、悬浮剂、稳泡剂和发泡剂在堆放场分别进行均化处理，得到四种粉料，备用；
(2)浆料制备：将步骤(1)所得四种粉料按照所需比例混合，再按照比例在混合后的全固废粉料中加入水，用球磨机进行湿法球磨，球磨时间3～15h，得到浆料；
(3)喷雾干燥：将球磨好的浆料过筛后，进入喷雾干燥塔进行干燥，喷雾干燥塔温度为500～600℃，制得混合坯料；
(4)坯料装窑：将干燥好的混合坯料倒进隧道窑窑车并刮平，布料厚度4～8mm；
(5)粉料烧成：在连续运转的隧道窑中烧成，烧成温度1170～1210℃，保温1～3h，得到发泡陶瓷保温板毛坯；将毛坯进行脱模和切割后，即制得发泡陶瓷保温板成品。
4.根据权利要求3所述的基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述均化处理过程为将不同陶瓷厂排出的抛光渣和不同地区的悬浮剂、稳泡剂和发泡剂分别在原料堆场使用铲车通过多次翻动使每种固体废弃物整体化学成份一致。
5.根据权利要求3所述的基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，过筛所用筛网的目数为100～200目。
6.根据权利要求3所述的基于陶瓷抛光渣的全固废发泡陶瓷保温板的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述脱模过程为：把窑车内的半成品即发泡陶瓷保温板毛坯取出，放置发泡陶瓷保温板毛坯区域，待加工；所述切割过程为：采用自动切割机将发泡陶瓷保温板毛坯切割成所需规整形状，即制得发泡陶瓷保温板成品。
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